近日，爱体育登录入口园艺学院张绍铃院士团队在Molecular Horticulture在线发表了题为“Long-read genome sequencing reveals the sequence characteristics of pearself-incompatibility locus”的研究论文。该研究在梨属和苹果属自交不亲和位点（S-loucs）中鉴定了17-21个S-locus F-box基因（SFBBs），并发现在梨属S17位点的19个SFBBs中，有18个在花粉中特异性表达，其中有8个参与识别非自我S-RNase。这一发现为梨属物种非自我识别系统的观点提供了有力支持。
同一品种的梨树相互授粉往往不会结果，这种现象被称为自交不亲和性。在自然界中，为了避免近亲繁殖带来的不利影响，大约有60%的植物在漫长的进化过程中逐渐形成了自交不亲和的机制。在梨树的基因中，有一个特别的S位点，该位点包括编码在雌蕊中表达的S-RNase基因和在花粉中表达的多个F-box（SLF/SFB）蛋白，控制着梨树雌蕊是否能够接受来自自身的花粉。当梨树的花粉落在雌蕊柱头上，S-Rnase会进入花粉管，如果花粉的S单倍型与花柱中存在的任一S单倍型相同，那么S-RNase就会像“守门员”一样，阻止花粉管伸长进入子房，从而避免自交的发生，这被称为配子体型自交不亲和（GSI）。
梨和苹果GSI反应的非自我识别机制中，自我S-RNase无法被多个SLF中的任何一个识别，而非自我S-RNases被至少一个SLF识别。然而，梨属和苹果属物种的每个S位点包含了多个F-box基因。S位点序列的重复性使得利用短读长序列准确组装难以实现，因此，目前已鉴定出的SFBB基因十分有限。
该研究使用梨SFBB保守序列，分别在梨属和苹果属S位点共鉴定出17-21个SFBBs（图1a）。基于梨属和苹果属S单倍型基因的氨基酸序列，对177个SFBBs进行了系统发育分析，发现SFBBs被分为22个不同的组，I→XXII（图1b）。每个组的氨基酸序列相似性平均值在88.9-97.9%之间，核苷酸相似性在92.1-98.4%之间，表现出了一定的序列多态性。尽管梨属S17位点所有19个SFBBs均与S17-RNase遗传连锁，但PbrSFBBXXII-S17在花粉中不表达，而其它18个SFBB基因均在花粉中特异表达，说明这18个SFBB基因是潜在的花粉自交不亲和性决定因子。
图1梨属和苹果属SFBB基因的序列分析
为探明SFBB和自我/非自我S-RNase之间的潜在相互作用，研究团队通过酵母双杂交（Y2H）和萤火虫荧光素酶互补成像（FLCI）检测，发现S17基因座中表达的SFBB均未与S17-RNase相互作用。相比之下，有8个SFBB与至少一种S-RNase相互作用（图2a,b），从而支持了协作性非自我识别系统参与梨GSI的调控。进一步研究发现，移除高变区的S5-和S7-RNase不能与SFBB.VIII-S17互作（图2c），表明高变区是梨S-RNase与非自我SFBB蛋白互作的重要区域。
图2自我和非自我S-RNases与S17位点花粉特异性表达的SFBBs相互作用
园艺学院谷超研究员、博士研究生徐颖和吴磊为论文的共同第一作者，张绍铃院士为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国农业科研体系专项基金和江苏省重点研发计划的资助。
张绍铃院士领衔的爱体育登录入口梨创新团队多年来以梨树为研究对象，围绕种质资源评价与创新、基因组与生物信息学、生殖生理与细胞生物学、果实品质生理与调控机制等领域开展系统深入研究，先后在Genome Research、Nature Communications、The Plant Cell、Genome Biology等期刊发表研究论文多篇。